Дросселирование пропускной способности с помощью QoS

Одним из самых популярных направлений в сегодняшней работе с сетями является сведение голоса и видео в традиционных сетях передачи данных. Одной из проблем такого рода сведения является то, что для правильной работы видео и аудио пакеты данных должны передаваться получателю быстро и надежно, без перебоев или слишком длительных задержек. Однако в то же время, такой тип трафика не должен препятствовать передаче более традиционных пакетов данных.

Одним из возможных решений этой проблемы является QoS. QoS, или качество службы, является технологией присвоения приоритетов пакетам данных. QoS позволяет вам передавать чувствительные к временным значениям пакеты с более высоким приоритетом, чем остальные пакеты.

QoS – это стандарт индустрии, а не стандарт, принадлежащий Microsoft. Однако впервые компания Microsoft представила этот стандарт QoS в Windows 2000. Версия QoS от Microsoft довольно сильно эволюционировала с того времени, но все еще отвечает стандартам индустрии.

В Windows XP Professional, QoS в первую очередь работает как механизм резервирования пропускной способности. Когда QoS включена, приложению разрешено резервировать до 20% всей пропускной способности сети, обеспечиваемой каждым сетевым адаптером машины. Однако количество резервируемой приложением пропускной способности сети можно настраивать. Я покажу вам, как изменять количество резервируемой пропускной способности в третьей части.

Чтобы посмотреть, как используется резервная пропускная способность, предположим, у вас есть приложение для проведения видеоконференций, требующее приоритетной полосы пропускания для правильной работы. Предположив, что для этого приложения включена QoS, можно сказать, что оно резервирует 20% всей полосы пропускания машины, оставляя 80% пропускной способности для остального сетевого трафика.

Все приложения, кроме приложений для видеоконференций, используют технологию под названием наилучшая доставка (best effort delivery). Это означает, что пакеты отправляются с одинаковыми приоритетами 'первый доставленный пакет обслуживается в первую очередь'. С другой стороны, трафик приложений для видеоконференций всегда будет иметь более высокий приоритет по сравнению с остальным трафиком, но приложению никогда не будет позволено потреблять более 20% всей пропускной способности.

Однако только тот факт, что Windows XP оставляет часть пропускной способности для приоритетного трафика, вовсе не означает, что приложения с обычным приоритетом не смогут использовать резервную пропускную способность. Хотя приложения видеоконференций пользуются преимуществами более высоких приоритетов, резервируемой пропускной способности, шансы постоянного использования таких приложений очень малы. В этом случае Windows позволяет прочим приложениям использовать резервную и не резервную пропускную способность для максимально хорошей доставки до тех пор, пока приложения, для которых зарезервирована часть пропускной способности сети не будут использоваться.

Как только приложение видеоконференции запускается, Windows начинает в принудительном порядке использовать резервирование. Но даже в этом случае резервирование не абсолютное. Предположим, Windows зарезервировал 20% пропускной способности сети для приложения видеоконференции, но этому приложению не нужны все 20%. В этих случаях Windows позволяет другим приложениям использовать остаточную пропускную способность, но будет постоянно контролировать потребности приложения с более высоким приоритетом. В случае если приложению потребуется больше пропускной способности, пропускная способность будет выделяться для него до максимального значения в 20%.

Как я уже говорил, QoS – это стандарт индустрии, а не технология Microsoft. Будучи таковой, QoS используется в Windows, но Windows не может делать эту работу самостоятельно. Чтобы QoS работал, каждый компонент оборудования между отправителем и получателем должен поддерживать QoS. Это означает, что сетевые адаптеры, коммутаторы, маршрутизаторы и все остальные используемые устройства должны знать о QoS, равно как и операционные системы получателя и отправителя.

Если вам интересно, то вам нет необходимости устанавливать какую-то безумную экзотическую сетевую инфраструктуру, чтобы использовать QoS. Асинхронный режим передачи (Asynchronous Transfer Mode – АTM) – является отличной сетевой технологией для использования QoS, поскольку это технология, ориентированная на подключения, однако вы можете использовать QoS и с другими технологиями, такими как Frame Relay, Ethernet и даже Wi-FI (802.11x).

Причина, по которой ATM является столь идеальным выбором для QoS, заключается в том, что она способна внедрять резервирование пропускной способности и распределять ресурсы на уровне оборудования. Такой тип распределений выходит за рамки возможностей Ethernet и сходных сетевых технологий. Это не означает, что QoS нельзя использовать. Это лишь означает, что QoS должен применяться не так, как в среде ATM.

В среде ATM ресурсы распределяются сразу, на уровне физических устройств. Поскольку Ethernet и прочие сходные технологии не могут распределять ресурсы таким способом, технологии такого типа основываются на присвоении приоритетов, а не на истинном выделении ресурсов. Это означает, что резервирование пропускной способности происходит на более высоком уровне модели OSI. Как только пропускная способность была зарезервирована, пакеты с более высокими приоритетами передаются в первую очередь.

Одним моментом, который следует учитывать, если вы собираетесь применить QoS через Ethernet, Wi-Fi или другие схожие технологии, является то, что такие технологии не имеют соединения. Это означает, что у отправителя нет возможности проверить состояние получателя или состояние сети между отправителем и получателем. А это в свою очередь означает, что отправитель может гарантировать отправку пакетов с более высокими приоритетами в первую очередь, но не может гарантировать доставку этих пакетов в течение определенного времени. С другой стороны, QoS способен дать такого рода гарантии на ATM сети, поскольку ATM является технологией, ориентированной на подключение.